特許 6017866 還元剤供給装置及び液体還元剤の回収制御方法並びに排気浄化装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6017866

(24)【登録日】2016年10月7日

(45)【発行日】2016年11月2日

(54)【発明の名称】還元剤供給装置及び液体還元剤の回収制御方法並びに排気浄化装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/08 20060101AFI20161020BHJP

   F01N 3/18 20060101ALI20161020BHJP

   B01D 53/94 20060101ALI20161020BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/08 BZAB

   F01N3/18 C

   B01D53/94 400

   B01D53/94 222

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2012-151962(P2012-151962)

(22)【出願日】2012年7月6日

(65)【公開番号】特開2014-15855(P2014-15855A)

(43)【公開日】2014年1月30日

【審査請求日】2015年6月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003333

【氏名又は名称】ボッシュ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100177839

【弁理士】

【氏名又は名称】大場 玲児

(74)【代理人】

【識別番号】100172340

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 始

(72)【発明者】

【氏名】中尾 英志

【審査官】 今関 雅子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１７０５６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−００２２６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１１７４４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−８２８１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１０１５６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／０２−３／３８、１１／００

Ｂ０１Ｄ ５３／９４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体還元剤を貯蔵する貯蔵タンクと、前記貯蔵タンク内の液体還元剤を圧送するポンプと、圧送される前記液体還元剤を内燃機関の排気通路内に噴射する還元剤噴射弁と、前記ポンプの駆動制御を行う電子制御装置と、を備え、前記内燃機関の停止時に還元剤供給経路内に残留する前記液体還元剤を前記貯蔵タンクに回収する制御を実行可能な還元剤供給装置において、
前記液体還元剤を前記貯蔵タンクに吸い戻すための吸い戻し手段を備え、
前記電子制御装置は、前記液体還元剤を回収する際に、前記還元剤噴射弁を開弁状態で保持するとともに、前記還元剤供給経路内の圧力が閾値以下となった場合に、前記閾値を上回るように前記吸い戻し手段を制御しながら前記液体還元剤を回収することを特徴とする還元剤供給装置。

【請求項2】

前記電子制御装置は、前記圧力が、一定時間以上前記閾値以下となる場合に、前記吸い戻し手段の出力を低下させることを特徴とする請求項１に記載の還元剤供給装置。

【請求項3】

前記電子制御装置は、前記吸い戻し手段の出力を段階的に低下させて前記圧力が前記閾値を上回るように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の還元剤供給装置。

【請求項4】

前記電子制御装置は、前記液体還元剤の吸い戻し量が所定の基準量に到達した後に前記吸い戻し処理を終了することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の還元剤供給装置。

【請求項5】

前記吸い戻し制御手段が前記ポンプであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の還元剤供給装置。

【請求項6】

液体還元剤を貯蔵する貯蔵タンクと、前記貯蔵タンク内の液体還元剤を圧送するポンプと、圧送される前記液体還元剤を内燃機関の排気通路内に噴射する還元剤噴射弁と、前記ポンプの駆動制御を行う電子制御装置と、を備えた還元剤供給装置における、前記内燃機関の停止時に還元剤供給経路内に残留する前記液体還元剤を前記貯蔵タンクに回収するための液体還元剤の回収制御方法において、
前記液体還元剤を回収する際に、前記還元剤噴射弁を開弁状態で保持するとともに、前記還元剤供給経路内の圧力が閾値以下となった場合に、前記閾値を上回るように、前記液体還元剤を前記貯蔵タンクに吸い戻すための吸い戻し手段を制御しながら前記液体還元剤を回収することを特徴とする液体還元剤の回収制御方法。

【請求項7】

請求項１〜５のいずれか一項に記載の還元剤供給装置を備えた排気浄化装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関の排気通路内に液体還元剤を供給するための装置であって、内燃機関の停止時に、還元剤供給経路内に残留する液体還元剤を貯蔵タンク内に回収する制御が行われる還元剤供給装置、及び、液体還元剤の回収制御方法、並びに、そのような還元剤供給装置を備えた排気浄化装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車両等に搭載された内燃機関の排気には窒素酸化物（ＮＯ_X）が含まれている。このＮＯ_Xを浄化する排気浄化装置の一つとして、内燃機関の排気通路中に配置された選択還元触媒と、選択還元触媒の上流側で尿素水溶液等のアンモニア由来の液体還元剤を噴射するための還元剤供給装置とを備えた排気浄化装置が知られている。この排気浄化装置は、選択還元触媒中で、排気中のＮＯ_Xと液体還元剤から生成されるアンモニアとを効率的に還元反応させ、ＮＯ_Xを窒素や水等に分解するものとなっている。

【0003】

このような排気浄化装置に用いられる還元剤供給装置の一態様として、ポンプ及び還元剤噴射弁を備え、貯蔵タンク内の液体還元剤をポンプによって圧送するとともに、排気管に固定された還元剤噴射弁を介して液体還元剤を排気管内に供給するインジェクション式の還元剤供給装置がある。

【0004】

ここで、液体還元剤として尿素水溶液を使用する場合、できる限り尿素水溶液の凍結が生じないように、凍結温度が最も低くなる濃度の尿素水溶液が用いられる。ただし、尿素水溶液の凍結温度は低くても−１１℃程度であり、寒冷地等においては尿素水溶液の供給が停止されている期間において尿素水溶液が凍結するおそれがある。また、尿素水溶液の供給が停止されている期間において、尿素水溶液中の水分が蒸発して濃度が上昇し、尿素水溶液の凍結温度が上昇することによって凍結しやすくなるおそれもある。

【0005】

尿素水溶液が凍結すると、次回の始動時に長時間の解凍時間が必要になったり、その体積が膨張して還元剤供給装置の構成部品が破損したりするおそれがある。そのため、内燃機関の停止時には、還元剤供給装置内に残留する尿素水溶液を貯蔵タンク内に回収する制御が行われることが一般的である。尿素水溶液の回収は、尿素水溶液を圧送するポンプを逆回転させたり、あるいは、尿素水溶液の流路の接続を切り換えたりすることで、尿素水溶液の供給経路内を減圧し、尿素水溶液を貯蔵タンク内に吸い戻すことによって行われる。この尿素水溶液の吸い戻し動作は、還元剤噴射弁を開いた状態にするとともにポンプを一定の出力に維持した状態で一定期間実施されるようになっている（例えば、特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１０−００７６１７号公報（段落［００３７］、［００４７］等）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ここで、還元剤噴射弁の噴孔や還元剤供給経路の途中において尿素水溶液中の尿素が結晶化して、部分的あるいは全面的な詰まりを生じていると、尿素水溶液の吸い戻し動作中に、還元剤供給装置内に過大な負圧が発生する。この過大な負圧は、還元剤供給装置内に過度の力を作用させ、構成部品を破損させるおそれがある。また、吸い戻し動作の終了時に過大な負圧が存在していると、吸い戻し処理を終了した後に貯蔵タンク内から還元剤供給装置内に尿素水溶液が再充填され、尿素水溶液の凍結や、次回の始動時の意図しない噴射を生じるおそれがある。

【0008】

したがって、本発明は、液体還元剤の吸い戻し処理後に、液体還元剤が還元剤供給装置内に再充填されにくくなる還元剤供給装置、及び、液体還元剤の回収制御方法、並びに、排気浄化装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明によれば、液体還元剤を貯蔵する貯蔵タンクと、前記貯蔵タンク内の液体還元剤を圧送するポンプと、圧送される前記液体還元剤を内燃機関の排気通路内に噴射する還元剤噴射弁と、前記ポンプの駆動制御を行う電子制御装置と、を備え、前記内燃機関の停止時に還元剤供給経路内に残留する前記液体還元剤を前記貯蔵タンクに回収する制御を実行可能な還元剤供給装置において、前記液体還元剤を前記貯蔵タンクに吸い戻すための吸い戻し手段を備え、前記電子制御装置は、前記液体還元剤を回収する際に、前記還元剤噴射弁を開弁状態で保持するとともに、前記ポンプと前記還元剤噴射弁とを接続する前記還元剤供給経路内の圧力が閾値以下となった場合に、前記閾値を上回るように前記吸い戻し手段を制御しながら前記液体還元剤を回収することを特徴とする還元剤供給装置が提供され、上述した問題を解決することができる。

【0010】

すなわち、本発明の還元剤供給装置は、液体還元剤を貯蔵タンクに回収する際に、還元剤供給経路内の圧力が閾値以下となった場合に、前記閾値を上回るように制御しながら液体還元剤を吸い戻すこととしている。したがって、還元剤供給装置内に過大な負圧が発生することがなくなり、構成部品の破損を低減できるとともに、吸い戻し処理を停止した後に、液体還元剤が再充填されることを防ぐことができる。

【0011】

また、本発明の還元剤供給装置を構成するにあたり、前記電子制御装置は、前記圧力が、一定時間以上、前記閾値を下回る場合に、前記吸い戻し手段の出力を低下させることが好ましい。
このように吸い戻し手段の出力制御をすることにより、一時的に圧力が低下しただけでは吸い戻し手段の出力が低下させられることがないため、電子制御装置の負荷を低減することができる。

【0012】

また、本発明の還元剤供給装置を構成するにあたり、前記電子制御装置は、前記吸い戻し手段の出力を段階的に低下させて前記圧力が前記閾値を上回るように制御することが好ましい。
このように吸い戻し手段の出力制御をすることにより、必要以上に吸い戻し手段の出力が低下して液体還元剤の回収に要する時間が延びることを防ぐことができる。

【0013】

また、本発明の還元剤供給装置を構成するにあたり、前記電子制御装置は、前記液体還元剤の吸い戻し量が所定の基準量に到達した後に前記吸い戻し処理を終了することが好ましい。
このように吸い戻し制御を終了することとすれば、吸い戻し手段の出力を変更した場合であっても、還元剤供給経路内の液体還元剤を十分に回収することが可能であるとともに、液体還元剤の回収が完了したときに、速やかに吸い戻し処理を終了することができる。

【0014】

また、本発明の還元剤供給装置を構成するにあたり、前記吸い戻し制御手段が前記ポンプであることが好ましい。
このように還元剤供給装置を構成することにより、構成部品を増加する必要がなく、コストの上昇を防ぐことができる。

【0015】

また、本発明の別の態様は、液体還元剤を貯蔵する貯蔵タンクと、前記貯蔵タンク内の液体還元剤を圧送するポンプと、圧送される前記液体還元剤を内燃機関の排気通路内に噴射する還元剤噴射弁と、前記ポンプの駆動制御を行う電子制御装置と、を備えた還元剤供給装置における、前記内燃機関の停止時に還元剤供給経路内に残留する前記液体還元剤を前記貯蔵タンクに回収するための液体還元剤の回収制御方法において、前記液体還元剤を回収する際に、前記還元剤噴射弁を開弁状態で保持するとともに、前記還元剤供給経路内の圧力が閾値以下となった場合に、前記閾値を上回るように、前記液体還元剤を前記貯蔵タンクに吸い戻すための吸い戻し手段を制御しながら前記液体還元剤を回収することを特徴とする液体還元剤の回収制御方法である。
すなわち、本発明の液体還元剤の回収制御方法は、液体還元剤を貯蔵タンクに回収する際に、還元剤供給通路内の圧力が閾値以下となった場合に、前記閾値を上回るように液体還元剤を吸い戻すこととしている。したがって、還元剤供給装置内に過大な負圧が発生することがなくなり、構成部品の破損を低減できるとともに、吸い戻し処理を停止した後に、液体還元剤が再充填されることを防ぐことができる。

【0016】

また、本発明のさらに別の態様は、上述したいずれかの還元剤供給装置を備えた排気浄化装置である。
すなわち、本発明の排気浄化装置は、液体還元剤を貯蔵タンクに回収する際に、還元剤供給装置内に過大な負圧が発生することがなく、構成部品の破損を低減できるとともに、吸い戻し処理を停止した後に、液体還元剤が再充填されることのない還元剤供給装置を備えている。したがって、故障が少なく、効率的に排気浄化制御を実行可能な排気浄化装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施の形態に係る還元剤供給装置が備えられた排気浄化装置の構成例を示す全体図である。

【図2】電子制御装置の構成例を示すブロック図である。

【図3】本発明の実施の形態に係る液体還元剤の回収制御方法を説明するために示す図である。

【図4】本発明の実施の形態に係る液体還元剤の回収制御方法を説明するためのフローチャート図である。

【図5】本発明の実施の形態に係る液体還元剤の回収制御方法を説明するためのフローチャート図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、適宜図面を参照して、本発明の還元剤供給装置、及び、液体還元剤の回収制御方法、並びに、内燃機関の排気浄化装置に関する実施の形態について具体的に説明する。
なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものについては、特に説明がない限り同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。

【0019】

［第１の実施の形態］
１．排気浄化装置の全体構成
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る還元剤供給装置２０が備えられた排気浄化装置１０の全体構成の一例を説明するために示す図である。
排気浄化装置１０は、排気中のＮＯ_Xを浄化するための装置であり、図示しないディーゼルエンジン等の内燃機関の排気通路１１に設けられている。排気浄化装置１０は、排気通路１１の途中に介装された還元触媒１３と、還元触媒１３よりも上流側の排気通路１１内に液体還元剤を供給するための還元剤供給装置２０とを備えている。

【0020】

還元触媒１３は、排気中のＮＯ_Xの還元を促進する機能を有する触媒であり、液体還元剤から生成される還元成分を吸着するとともに、触媒に流れ込む排気中のＮＯ_Xを還元成分によって選択的に還元する触媒である。本実施の形態の還元剤供給装置２０は、液体還元剤として尿素水溶液が用いられるものであり、尿素水溶液が排気通路１１中で分解されることにより還元成分としてのアンモニアが生成されるようになっている。

【0021】

２．還元剤供給装置
（１）基本的構成
図１において、還元剤供給装置２０は、液体還元剤が収容される貯蔵タンク２１と、液体還元剤を圧送するポンプユニット３０と、液体還元剤を排気通路１１内に噴射する還元剤噴射弁２５とを備えている。ポンプユニット３０は、ポンプ２３及び流路切換弁３３を備えている。還元剤噴射弁２５、ポンプ２３、及び、流路切換弁３３は、ＥＣＵ４０によって駆動制御が行われるものとなっている。

【0022】

ポンプ２３と貯蔵タンク２１とは第１の供給通路２７によって接続され、ポンプ２３と還元剤噴射弁２５とは第２の供給通路２８によって接続されている。このうち、第２の供給通路２８には、第２の供給通路２８内の圧力、すなわち、還元剤噴射弁２５に圧送される液体還元剤の圧力を検出するための圧力検出手段として、圧力センサ３１が設けられている。ポンプ２３と、第１の供給通路２７及び第２の供給通路２８とは、流路切換弁３３を介して接続されている。第１の供給通路２７の貯蔵タンク２１側の端部は、液体還元剤の吸い上げを可能にするために、貯蔵タンク２１の底面近傍に位置している。

【0023】

流路切換弁３３は、ポンプ２３によって圧送される液体還元剤が流れる方向を、貯蔵タンク２１側から還元剤噴射弁２５側に流れる正方向と、還元剤噴射弁２５側から貯蔵タンク２１側に流れる逆方向とに切換える機能を有している。本実施の形態にかかる還元剤供給装置２０において、流路切換弁３３は、非通電状態で第１の供給通路２７をポンプ２３の入り口側２３ａに連通するとともに第２の供給通路２８をポンプ２３の出口側２３ｂに連通する一方、通電状態で第１の供給通路２７をポンプ２３の出口側２３ｂに連通するとともに第２の供給通路２８をポンプ２３の入り口側２３ａに連通するように構成されている。

【0024】

すなわち、内燃機関の運転状態においては、液体還元剤を還元剤噴射弁２５側に供給するために、流路切換弁３３への通電は行われない。一方、内燃機関の停止時においては、還元剤供給装置２０内の液体還元剤を貯蔵タンク２１に回収するために、流路切換弁３３に対して通電される。

【0025】

なお、内燃機関の停止時に、液体還元剤を貯蔵タンク２１に回収可能とする構成は、流路切換弁３３を設ける例に限られない。例えば、逆回転可能なポンプ２３を用いることによって液体還元剤を回収可能に構成することもできる。

【0026】

また、第２の供給通路２８の途中には、他端が貯蔵タンク２１に接続されたリターン通路２９が分岐して設けられている。リターン通路２９の貯蔵タンク２１側の端部は、貯蔵タンク２１内の気相部分に接続されている。
なお、貯蔵タンク２１にはエアブリザード等が設けられており、内部の圧力が大気圧で保たれるように構成されている。

【0027】

リターン通路２９の途中には、流路面積が小さくされた絞り部３７が設けられ、第２の供給通路２８内の圧力を高められようになっている。また、絞り部３７よりも貯蔵タンク２１側のリターン通路２９には、液体還元剤が貯蔵タンク２１側から第２の供給通路２８側に流れないようにするための一方向弁３５が設けられている。一方向弁３５は省略されていても構わない。

【0028】

なお、本実施の形態にかかる還元剤供給装置２０においてはポンプユニット３０内に圧力センサ３１が設けられているが、第２の供給通路２８のどの位置に設けられていても構わない。

【0029】

ポンプ２３は、ＥＣＵ４０による通電制御によって、所定の流量の液体還元剤を圧送する。本実施の形態において、ポンプ２３は電磁式ポンプが用いられており、駆動デューティ比が大きいほどポンプ２３の出力（吐出流量）が大きくなるものとなっている。本実施の形態においては、このポンプ２３が、液体還元剤を貯蔵タンク２１に回収するための吸い戻し手段に相当する。

【0030】

液体還元剤の噴射制御時においては、圧力センサ３１によって検出される第２の供給通路２８内の圧力値（以下、この値を「検出圧力」と称する。）Ｐｕが、あらかじめ設定された所定の目標圧力Ｐｕ＿ｔｇｔで維持されるように、ポンプ２３の出力がフィードバック制御される。具体的に、第２の供給通路２８に圧送される液体還元剤を、リターン通路２９を介して貯蔵タンク２１に循環させながら、ＥＣＵ４０は、第２の供給通路２８に設けられた圧力センサ３１によって検出される検出圧力Ｐｕと、あらかじめ設定された所定の目標圧力Ｐｕ＿ｔｇｔとの差分ΔＰｕに基づいてポンプ２３の出力をＰＩＤ制御する。

【0031】

また、液体還元剤を貯蔵タンク２１に回収する場合においては、圧力センサ３１によって検出される検出圧力Ｐｕが所定の下限閾値Ｐｌｏ以下となった場合に、下限閾値Ｐｌｏを上回るようにポンプ２３の出力が制御される。なお、本実施の形態にかかる還元剤供給装置２０においては、第２の供給通路２８に圧力センサ３１が設けられており、その検出圧力Ｐｕが還元剤供給経路内の圧力に相当するものとなっている。

【0032】

還元剤噴射弁２５は、通電制御によって開閉制御が行われ、所定量の液体還元剤を排気通路１１内に噴射する。本実施の形態において、還元剤噴射弁２５は、非通電状態で閉弁し、通電状態で開弁する、電磁式のオンオフ弁が用いられている。ＥＣＵ４０は、所定の演算式に基づいて目標噴射量Ｑｄｖ＿ｔｇｔを求めるとともに、第２の供給通路２８内の検出圧力Ｐｕが目標圧力Ｐｕ＿ｔｇｔとなっていることを前提として、あらかじめ定められた噴射サイクルごとに、目標噴射量Ｑｄｖ＿ｔｇｔに応じた駆動デューティ比を決定して、還元剤噴射弁２５の通電制御を行う。還元剤噴射弁２５の駆動デューティ比とは、一噴射サイクル中の開弁時間の割合を意味する。

【0033】

３．電子制御装置（ＥＣＵ）
図２は、本実施形態のＥＣＵ４０のうちの液体還元剤の回収制御に関連する部分について機能的なブロックで表した構成例を示している。
このＥＣＵ４０は、公知のマイクロコンピュータを中心に構成されたものであり、回収制御指示部４１と、流路切換弁制御部４３と、ポンプ駆動制御部４５と、還元剤噴射弁駆動制御部４７と、吸い戻し量演算部４９とにより構成されている。具体的に、これらの各部はマイクロコンピュータによるプラグラムの実行によって実現されるものとなっている。

【0034】

この他、ＥＣＵ４０には、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の図示しない記憶素子やタイマカウンタ、ポンプ２３、流路切換弁３３、還元剤噴射弁２５への通電を行うための駆動回路等が備えられている。また、ＥＣＵ４０には、内燃機関のキースイッチのオンオフ信号や圧力センサ３１のセンサ値が入力され、検出圧力Ｐｕ等の値が記憶素子に記憶されるようになっている。

【0035】

回収制御指示部４１は、例えば、内燃機関のキースイッチがオフになったことをきっかけとして、液体還元剤の回収制御の開始指令Ｓｐ１を生成する。また、回収制御指示部４１は、後述する吸い戻し量演算部４９等によって回収制御の終了の合図が生成されたときに、回収制御の終了指令Ｓｐ２を生成する。

【0036】

流路切換弁制御部４３は、内燃機関の停止時に、回収制御の開始指令Ｓｐ１が生成されてから回収制御の終了指令Ｓｐ２が生成されるまでの期間、流路切換弁３３を通電状態として、液体還元剤が逆方向に流れるように維持する。

【0037】

還元剤噴射弁駆動制御部４７は、内燃機関の停止時に、回収制御の開始指令Ｓｐ１が生成されてから回収制御の終了指令Ｓｐ２が生成されるまでの期間、還元剤噴射弁２５を開弁状態で保持するための制御信号を還元剤噴射弁の駆動回路に対して出力する。本実施の形態において、還元剤噴射弁駆動制御部４７は、流路切換弁３３への通電及びポンプ２３の駆動開始後、少し遅れて、還元剤噴射弁２５を開弁状態にする。

【0038】

ポンプ駆動制御部４５は、内燃機関の停止時に、回収制御の開始指令Ｓｐ１が生成されてから回収制御の終了指令Ｓｐ２が生成されるまでの期間、検出圧力Ｐｕが所定の下限閾値Ｐｌｏ以下となった場合に、下限閾値Ｐｌｏを上回るように、後述のフローチャートの例に沿ってポンプ２３の出力制御を行う。

【0039】

吸い戻し量演算部４９は、液体還元剤の回収制御中において、ポンプ駆動制御部４５によって生成される指示流量Ｑの値を積分することによって、貯蔵タンク２１への液体還元剤の吸い戻し量を推定する。ここで求められた積分値Ｖが基準量Ｖｓｅｔに到達したときに、液体還元剤の回収が完了したものとして、回収制御の終了の合図を生成する。このときの基準量Ｖｓｅｔは、液体還元剤の回収の完了を検知するための基準値であり、少なくとも還元剤供給装置２０内の還元剤供給経路の容量以上の値に設定されることが好ましい。

【0040】

４．液体還元剤の回収制御方法
（１）回収制御方法の概要
以下、本実施の形態にかかる還元剤供給装置２０において、ＥＣＵ４０によって実行される液体還元剤の回収制御方法の概要について説明する。
図３は、還元剤噴射弁２５の完全閉塞時、重度の閉塞時、軽度の閉塞時、及び正常時それぞれの場合におけるポンプ２３の指示流量Ｑ、指示流量の積算値Ｖ、及び第２の供給通路２８内の検出圧力Ｐｕの経時変化を示している。検出圧力Ｐｕのグラフにおいて、実線Ａが正常時、破線Ｂが軽度の閉塞時、一点鎖線Ｃが重度の閉塞時、二点鎖線Ｄが完全閉塞時の検出圧力Ｐｕの推移をそれぞれ示している。

【0041】

（１−１）正常時
還元剤噴射弁２５に詰まりのない正常な状態（実線Ａ）においては、まず、内燃機関の停止後、ｔ０の時点でポンプ２３による液体還元剤の吸い戻し処理が開始される。このときのポンプ２３の指示流量ＱはＱ１にセットされる。これにより、第２の供給通路２８内の検出圧力Ｐｕが低下し始める。また、液体還元剤の吸い戻しの開始とともに、ポンプ２３の指示流量Ｑの積分が開始され、貯蔵タンク２１への吸い戻し量が積算値Ｖとして演算される。

【0042】

その後、検出圧力Ｐｕが下限閾値Ｐｌｏを下回るｔ１の時点でタイマカウントＴ１を開始する。このとき、還元剤噴射弁２５に詰まりのない正常な状態においては、還元剤噴射弁２５の噴孔を介して空気（排気）が還元剤供給経路内に導入されることから、検出圧力Ｐｕはｔ２の時点で速やかに下限閾値Ｐｌｏ以上に戻る。検出圧力Ｐｕが下限閾値Ｐｌｏ以上になった時点でタイマカウントＴ１は終了する。この場合、タイマカウントＴ１が第１設定値Ｔ１＿ｔｈｒｅに到達することがなく、ポンプ２３の指示流量ＱはＱ１のまま維持される。そして、積算値Ｖが基準量Ｖｓｅｔに到達したｔ６の時点で、ポンプ２３の駆動が停止されて、回収制御が終了する。

【0043】

（１−２）軽度の閉塞時
還元剤噴射弁２５が軽度の閉塞状態にある場合（破線Ｂ）、ｔ１の時点までは正常時と同様に制御が行われるが、軽度の閉塞状態においては、検出圧力Ｐｕが速やかに下限閾値Ｐｌｏ以上に戻ることがないため、タイマカウントＴ１はｔ３の時点で第１設定値Ｔ１＿ｔｈｒｅに到達する。このままポンプ２３の指示流量Ｑ１を維持すると、回収制御の終了時に負圧が残留するおそれがあるために、ｔ３の時点で、ポンプ２３の指示流量ＱはＱ２に減少させられる。このとき同時に、タイマカウントＴ２を開始し、指示流量ＱをＱ１からＱ２に変更して指示流量Ｑの積分を継続する。

【0044】

ポンプ２３の指示流量ＱをＱ２に減少させたことから、第２の供給通路２８内の過度の負圧状態が解消され、検出圧力Ｐｕがｔ４の時点で下限閾値Ｐｌｏ以上に戻る。検出圧力Ｐｕが下限閾値Ｐｌｏ以上になった時点でタイマカウントＴ２は終了する。この場合、タイマカウントＴ２が第２設定値Ｔ２＿ｔｈｒｅに到達することがなく、ポンプ２３の指示流量ＱはＱ２のまま維持される。そして、積算値Ｖが基準量Ｖｓｅｔに到達したｔ９の時点で、ポンプ２３の駆動が停止されて、回収制御が終了する。

【0045】

（１−３）重度の閉塞時
還元剤噴射弁２５が重度の閉塞状態にある場合（一点鎖線Ｃ）においても、ｔ１の時点までは正常時と同様に制御が行われるが、重度の閉塞状態においては、軽度の閉塞状態と同様に、検出圧力Ｐｕが速やかに下限閾値Ｐｌｏ以上に戻ることがないため、タイマカウントＴ１はｔ３の時点で第１設定値Ｔ１＿ｔｈｒｅに到達する。この時点で、軽度の閉塞状態と同様に、ポンプ２３の指示流量ＱがＱ２に減少させられるとともに、タイマカウントＴ２を開始し、指示流量Ｑの積分を継続する。

【0046】

重度の閉塞状態では、ポンプ２３の指示流量ＱをＱ２に減少させた場合であっても、検出圧力Ｐｕが速やかに下限閾値Ｐｌｏ以上に戻ることがないため、タイマカウントＴ２が、ｔ５の時点で第２設定値Ｔ２＿ｔｈｒｅに到達する。このままポンプ２３の指示流量Ｑ２を維持すると、回収制御の終了時に負圧が残留するおそれがあるために、ｔ５の時点で、ポンプ２３の指示流量ＱはさらにＱ３まで減少させられる。このとき同時に、タイマカウントＴ３を開始し、指示流量ＱをＱ２からＱ３に変更して指示流量Ｑの積分を継続する。

【0047】

ポンプ２３の指示流量ＱをＱ３に減少させたことから、第２の供給通路２８内の過度の負圧状態が解消され、検出圧力Ｐｕがｔ７の時点で下限閾値Ｐｌｏ以上に戻る。検出圧力Ｐｕが下限閾値Ｐｌｏ以上になった時点でタイマカウントＴ３は終了する。この場合、タイマカウントＴ３が第３設定値Ｔ３＿ｔｈｒｅに到達することがなく、ポンプ２３の指示流量ＱはＱ３のまま維持される。そして、積算値Ｖが基準量Ｖｓｅｔに到達したｔ１０の時点で、ポンプ２３の駆動が停止されて、回収制御が終了する。

【0048】

（１−４）完全閉塞時
還元剤噴射弁２５が完全に閉塞した状態にある場合（二点鎖線Ｄ）においても、ｔ３の時点までは重度の閉塞時と同様に制御が行われるが、完全閉塞状態にあると、ポンプ２３の指示流量ＱをＱ２まで減少させたとしても、検出圧力Ｐｕが下限閾値Ｐｌｏ以上に戻ることがないため、タイマカウントＴ２はｔ５の時点で第２設定値Ｔ２＿ｔｈｒｅに到達する。このままポンプ２３の指示流量Ｑ２を維持すると、回収制御の終了時に負圧が残留するおそれがあるために、ｔ５の時点で、重度の閉塞状態と同様に、ポンプ２３の指示流量ＱはさらにＱ３まで減少させられる。このとき同時に、タイマカウントＴ３を開始し、指示流量Ｑの積分を継続する。

【0049】

ただし、完全閉塞状態では、ポンプ２３の指示流量ＱをＱ３に減少させた場合であっても、検出圧力Ｐｕが下限閾値Ｐｌｏに戻ることがなく、タイマカウントＴ３はｔ８の時点で第３設定値Ｔ３＿ｔｈｒｅに到達する。図３の例においては、ポンプ２３の指示流量ＱをＱ３にしてもなお、検出圧力Ｐｕが下限閾値Ｐｌｏに戻らなかった場合には、還元剤噴射弁２５が完全閉塞状態にあって、液体還元剤を完全に回収しきることは困難であると判断し、回収制御を終了する。

【0050】

図３の例では、ポンプ２３の指示流量Ｑを三段階で変更するようにしているが、二段階で変更するようになっていてもよいし、四段階以上で変更するようになっていてもよい。

【0051】

（２）フローチャート
次に、ＥＣＵ４０によって実行される液体還元剤の回収制御方法の具体例について、図４及び図５のフローチャート図に基づいて説明する。以下のフローチャートに示される液体還元剤の回収制御方法は、内燃機関の停止時において実行されるものとなっている。

【0052】

まず、ＥＣＵ４０は、図４のステップＳ１１において内燃機関の停止を検知すると、ステップＳ１２において、回収制御の開始指令Ｓｐ１を生成する。次いで、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１３において、ポンプ２３の指示流量の変数Ｎを１に設定する。変数Ｎ＝１は、図３における指示流量Ｑ１を指示するための変数となっている。

【0053】

次いで、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１４において、流路切換弁３３に通電を開始し、液体還元剤の流れる方向を、還元剤噴射弁２５側から貯蔵タンク２１側に切り換えた後、ステップＳ１５において、ポンプ２３の駆動を開始する。これにより、指示流量Ｑ１でのポンプ２３による液体還元剤の吸い戻しが開始される。その後、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１６において、還元剤噴射弁２５を通電状態にし、開弁させる。還元剤噴射弁２５の開弁を遅らせるのは、第２の供給通路２８内が正圧の状態で開弁すると、排気通路１１内に液体還元剤が漏出するおそれがあるからである。ただし、開弁時期を遅らせることは本発明において必須の事項ではない。

【0054】

図５に進み、次いで、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１７において、検出圧力Ｐｕが上限閾値Ｐｈｉを下回るまで、検出圧力Ｐｕと上限閾値Ｐｈｉとの比較を行う。そして、検出圧力Ｐｕが上限閾値Ｐｈｉを下回ったときにステップＳ１８に進み、今度は、検出圧力Ｐｕが下限閾値Ｐｌｏを下回っているか否かを判別する。

【0055】

検出圧力Ｐｕが下限閾値Ｐｌｏを下回っている場合（Ｙｅｓ判定）には、ステップＳ１９に進み、タイマカウントＴｎを開始させる。液体還元剤の吸い戻し処理の開始後、初めて検出圧力Ｐｕが下限閾値Ｐｌｏを下回った場合には、タイマカウントＴ１が開始される。あるいは、ステップＳ１８の判別の時点ですでにタイマカウントＴｎが開始されている場合には、ステップＳ１９においてはそのままタイマカウントＴｎを継続する。

【0056】

一方、ステップＳ１８において、検出圧力Ｐｕが下限閾値Ｐｌｏ以上になっている場合（Ｎｏ判定）には、ステップＳ２６に進み、ＥＣＵ４０はタイマカウントＴｎを停止するとともに初期化した後、ステップＳ２８に進む。

【0057】

ステップＳ２８において、ＥＣＵ４０は、指示流量Ｑの積算値Ｖが基準量Ｖｓｅｔに到達したか否かを判別する。指示流量Ｑの積算値Ｖが基準量Ｎｓｅｔに到達していれば（Ｙｅｓ判定）、ＥＣＵ４０は、ステップＳ２９において、液体還元剤の吸い戻しの成功を記録する。一方、ステップＳ２８において、指示流量Ｑの積算値Ｖが基準量Ｎｓｅｔに到達していなければ（Ｎｏ判定）、検出圧力Ｐｕの監視を継続すべく、ステップＳ１８に戻る。

【0058】

上述のステップＳ１８で検出圧力Ｐｕが下限閾値Ｐｌｏを下回っており、タイマカウントＴｎが継続した状態で進んだステップＳ２０において、ＥＣＵ４０は、タイマカウントＴｎが設定値Ｔｎ＿ｔｈｒｅに到達しているか否かを判別する。タイマカウントＴｎが設定値Ｔｎ＿ｔｈｒｅに到達していない場合（Ｎｏ判定）には、ステップＳ２８に進み、上述した手順に沿って処理が進められる。

【0059】

一方、タイマカウントＴｎが設定値Ｔｎ＿ｔｈｒｅに到達している場合（Ｙｅｓ判定）には、ステップＳ２１に進み、タイマカウントＴｎを停止するとともにタイマ値を初期化した後に、ステップＳ２２に進み、ポンプ２３の指示流量の変数Ｎを現在の値プラス１とする。例えば、ここまでの変数Ｎが指示流量Ｑ１を指示するための変数Ｎ１であった場合には、指示流量Ｑ２を指示するための変数Ｎ２とする。

【0060】

次いで、ＥＣＵ４０は、ステップＳ２３において、変数Ｎが最大値Ｎｍａｘを超えたか否かを判別する。図３の例では、Ｎｍａｘは、指示流量Ｑ３を指示するための変数Ｎ３でなる。この時点で変数Ｎが最大値Ｎｍａｘを超えている場合（Ｙｅｓ判定）には、ポンプ２３の指示流量Ｑを最小にしたにもかかわらず検出圧力Ｐｕが下限閾値Ｐｌｏ以上に戻らなかった状態であり、ＥＣＵ４０は、ステップＳ２４において、液体還元剤の吸い戻しの失敗を記録する。

【0061】

一方、ステップＳ２３において、変数ＮがＮｍａｘを超えていない場合には、ステップＳ２７に進み、ＥＣＵ４０はポンプ２３の指示流量Ｑを変更して、ステップＳ２８に進み、上述した手順にそって処理を進める。

【0062】

ステップＳ２４で吸い戻しの失敗を記録するか、あるいは、ステップＳ２９で吸い戻しの成功を記録した後、ＥＣＵ４０はステップＳ２５において液体還元剤の回収制御を終了して、本ルーチンを終了する。

【0063】

５．効果
以上説明したように、本実施の形態にかかる還元剤供給装置２０、及び、液体還元剤の回収制御方法、並びに、排気浄化装置１０は、ＥＣＵ４０が、ポンプ２３と還元剤噴射弁２５とを接続する第２の供給経路２８内の検出圧力Ｐｕが下限閾値Ｐｌｏ以下となった場合に、下限閾値Ｐｌｏを上回るように、吸い戻し手段としてのポンプ２３を制御しながら液体還元剤を回収することとしている。したがって、還元剤供給装置２０内に過大な負圧が発生することがなくなり、ポンプ２３や還元剤噴射弁２５、絞り部３７、一方向弁３５等の構成部品の破損を低減できるとともに、吸い戻し処理を停止した後に、液体還元剤が還元剤供給経路内に再充填されることを防ぐことができる。

【0064】

また、本実施の形態にかかる還元剤供給装置２０において、ＥＣＵ４０は、検出圧力Ｐｕが下限閾値Ｐｌｏを下回ってから設定時間Ｔｎ＿ｔｈｒｅ以上、下限閾値Ｐｌｏを下回っている場合に、ポンプ２３の出力を低下させることとしている。したがって、一時的に検出圧力Ｐｕが低下しただけではポンプ２３の出力が低下させられることがないため、ＥＣＵ４０の負荷を低減することができる。

【0065】

また、本実施の形態にかかる還元剤供給装置２０において、ＥＣＵ４０は、ポンプ２３の出力を段階的に低下させて検出圧力Ｐｕが下限閾値Ｐｌｏを上回るように制御することとしている。したがって、必要以上にポンプ２３の出力が低下して液体還元剤の回収に要する時間が延びることを防ぐことができる。

【0066】

また、本実施の形態にかかる還元剤供給装置２０において、ＥＣＵ４０は、指示流量Ｑの積算値Ｖを液体還元剤の吸い戻し量として推定し、積算値Ｖが所定の基準量Ｖｓｅｔに到達した後に吸い戻し処理を終了することとしている。したがって、ポンプ２３の出力を変更した場合であっても、還元剤供給経路内の液体還元剤を十分に回収することが可能であるとともに、液体還元剤の回収が完了したときに、速やかに吸い戻し処理を終了することができる。

【0067】

また、本実施の形態にかかる還元剤供給装置２０において、吸い戻し制御手段として、液体還元剤の噴射制御時に液体還元剤を還元剤噴射弁２５側に圧送するポンプ２３を利用することとしている。したがって、構成部品を増加する必要がなく、コストの上昇を防ぐことができる。

【0068】

なお、これまでに説明した実施の形態は、本発明の一態様を示すものであって本発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。

【符号の説明】

【0069】

１０：排気浄化装置、１１：排気通路、１３：還元触媒、２０：還元剤供給装置、２１：貯蔵タンク、２３：ポンプ、２３ａ：入口側、２３ｂ：出口側、２５：還元剤噴射弁、２７：第１の供給通路、２８：第２の供給通路、２９：リターン通路、３０：ポンプユニット、３１：圧力センサ、３３：流路切換弁、３５：一方向弁、３７：絞り部、４０：ＥＣＵ（電子制御装置）、４１：回収制御指示部、４３：流路切換弁制御部、４５：ポンプ駆動制御部、４７：還元剤噴射弁駆動制御部、４９：吸い戻し量演算部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】